液压缸的工作原理

第四章 液压缸液压缸的类型和工作原理 液压缸的设计和计算

§ 4-1液压缸的类型和工作原理液压缸是将液压能转变为机械能 液压缸是将液压能转变为机械能 做直线往复运动(或摆动运动) 的、做直线往复运动(或摆动运动) 的液压执行元件。它结构简单、 的液压执行元件。它结构简单、工作 可靠。用它来实现往复运动时， 可靠。用它来实现往复运动时，可免 去减速装置，并且没有传动间隙， 去减速装置，并且没有传动间隙，运 动平稳， 动平稳，因此在各种机械的液压系统 中得到广泛应用。 中得到广泛应用。

根据常用液压缸的结构形式， 根据常用液压缸的结构形式，可 将其分为四种类型： 将其分为四种类型 活塞式

{ 双活塞杆式

单活塞杆式

柱塞式 伸缩式 摆动式

一、活塞式液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如 图所示是一种单活塞液压缸。 图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口 油口A 都可通压力油或回油， 油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向 运动，故称为双作用缸。 运动，故称为双作用缸。

1、单活塞杆液压缸

1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-

第四章 液压缸液压缸的类型和工作原理 液压缸的设计和计算

§ 4-1液压缸的类型和工作原理液压缸是将液压能转变为机械能 液压缸是将液压能转变为机械能 做直线往复运动(或摆动运动) 的、做直线往复运动(或摆动运动) 的液压执行元件。它结构简单、 的液压执行元件。它结构简单、工作 可靠。用它来实现往复运动时， 可靠。用它来实现往复运动时，可免 去减速装置，并且没有传动间隙， 去减速装置，并且没有传动间隙，运 动平稳， 动平稳，因此在各种机械的液压系统 中得到广泛应用。 中得到广泛应用。

根据常用液压缸的结构形式， 根据常用液压缸的结构形式，可 将其分为四种类型： 将其分为四种类型 活塞式

{ 双活塞杆式

单活塞杆式

柱塞式 伸缩式 摆动式

一、活塞式液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如 图所示是一种单活塞液压缸。 图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口 油口A 都可通压力油或回油， 油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向 运动，故称为双作用缸。 运动，故称为双作用缸。

1、单活塞杆液压缸

1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-

3液压缸的设计及计算

3.1液压缸的负载力分析和计算

本课题任务要求设备的主要系统性能参数为： 铝合金板材的横截面积为400mm2 铝合金板材的强度极限为12kg/mm2 型材长度?1000mm （1）工作载荷FR

常见的工作载荷为活塞杆上所受的挤压力，弹力，拉力等，在这里我们可得 铝合金板材所受的最大外力为：

F?A??0?4?10?4?120?106?48KN (3-1)

式中 ?0----强度极限，Pa ； A-----截面面积，m2 。 由上式得液压缸所受工作载荷约为48KN

（2）单活塞杆双作用缸液压缸作伸出运动时的一般模型如图3-1所示，其阻力F或所需提供的液压力可表示为

F?FL?Fa?Ff?F??Fp2 （3-2）

式中 FL-----作用在活塞上的工作阻力，N ； Fa-----液压缸起动（或制动）时的惯性力，N ； Ff-----运动部件处的摩擦阻力，N ；

FG-----运动部件的自重（含活塞和活塞杆自重），N ；

F?-----液压

3液压缸的设计及计算

3.1液压缸的负载力分析和计算

本课题任务要求设备的主要系统性能参数为： 铝合金板材的横截面积为400mm2 铝合金板材的强度极限为12kg/mm2 型材长度?1000mm （1）工作载荷FR

常见的工作载荷为活塞杆上所受的挤压力，弹力，拉力等，在这里我们可得 铝合金板材所受的最大外力为：

F?A??0?4?10?4?120?106?48KN (3-1)

式中 ?0----强度极限，Pa ； A-----截面面积，m2 。 由上式得液压缸所受工作载荷约为48KN

（2）单活塞杆双作用缸液压缸作伸出运动时的一般模型如图3-1所示，其阻力F或所需提供的液压力可表示为

F?FL?Fa?Ff?F??Fp2 （3-2）

式中 FL-----作用在活塞上的工作阻力，N ； Fa-----液压缸起动（或制动）时的惯性力，N ； Ff-----运动部件处的摩擦阻力，N ；

FG-----运动部件的自重（含活塞和活塞杆自重），N ；

F?-----液压

液压缸的设计内容和步骤(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)结构强度、刚度的计算和校核。

液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分.

1.液压缸的设计内容和步骤

(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。

(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。

(3)结构强度、刚度的计算和校核。

(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。

(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。

下面只着重介绍几项设计工作。

2.计算液压缸的结构尺寸液压缸的结构尺寸主要有三个：缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。

(1)缸筒内径D。液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D，再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。

根据负载和工作压力的大小确定D：

①以无杆腔作工作腔时

(4-32)

②以有杆腔作工作腔时

(4-33)

式中：pI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax为最大作用负载。

(2)活塞杆外径d。活塞杆外径d通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其结构强度和稳定性。若

第三章 液压缸

一、填空题

1. 液压缸是将________转变为________的转换装置，一般用于实现________或 ________。

2. 双出杆活塞缸当________固定时为实心双出杆活塞缸，其工作台运动范围约为有效行程的________倍；当________固定时为空心双出杆活塞缸，其工作台运动范围约为有效行程的________倍。

3. 两腔同时通压力油，利用________进行工作的________叫作差动液压缸。 4. 液压缸常用的密封方法有________和________。

二、判断题

1. 空心双出杆液压缸的活塞是固定不动的。 ( )

2. 单出杆活塞缸活塞两个方向所获得的推力是不相等的，当活塞慢速运动时，将获得较小推力。 ( )

3. 单出杆活塞缸活塞杆面积越大，活塞往复运动的速度差别就越小。 ( ) 4. 差动连接的单出杆活塞缸，可使活塞实现快速运动。 ( )

三、选择题

1. 单出杆活塞式液压缸________。 A. 活塞两个方向的作用力相等

B. 活塞有效作用面积为活塞杆面积2倍时，工作台往复运动速度相等 C. 其运动范围是工作行程的3倍

D. 常用于实现机床的快速退回及工作进给 2

液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。

上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结构具体分析。 3.2.1 缸体组件 ?

缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒与端盖的连接形式

常见的缸体组件连接形式如图3.10所示。

(1)法兰式连接（见图a），结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用的一种连接形式。

(2)半环式连接（见图b），分为外半环连接和内半环连接两种连

三八八厂液压缸产品样本

一 HSG系列工程液压缸

工程液压缸均为双作用单活塞杆液压缸，安装方式多采用耳环型。按缸盖与缸体的联接方式，可分为外螺纹联接式、内卡键联接式及法兰联接式三种；按缸盖与缸体联接方式，可分为外螺纹、内螺纹二种。 工程液压缸主要用于工程机械、重型机械、起重运输机械及矿山机械的液压系统。

型号说明

HSG □ * D ／d □ □－□ * □

缓冲装置代号：Z1—间隙缓冲；Z2—阀缓冲。

脚标*为耳环说明号：C—带衬套；G—带关节轴承。 安装方式代号：E—耳环型；ZE—中间销轴耳环型。 压力分级代号：E—16MPa；H—32MPa。

活塞杆型式代号：A—螺纹联接式；B—整体式。 结构尺寸代号：液压缸直径/活塞杆直径。 系列号。

缸盖联接方式代号：L—外螺纹联接；K—内卡键联接；F—法兰联接。 双作用单活塞杆液压缸。

工程液压缸的结构图 缸盖外螺纹联接式 L型

缸盖内卡键联接式 K型

缸盖法兰联接式 F型

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三八八厂液压缸产品样本

工程液压缸的技术规格

缸径 活塞杆直径d mm 222D 速度比φ＝D／D－d mm 1.33 1.46 2 40 20 22 25 50

液压缸 的设计计算 规范

目录:一、液压缸的基本参数

1、 液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 2、 液压缸行程系列（GB2349-1980） 二、液压缸类型及安装方式

1、 液压缸类型 2、 液压缸安装方式

三、液压缸的主要零件的结构、材料、及技术要求

1、 缸体

2、 缸盖（导向套） 3、 缸体及联接形式 4、 活塞头 5、 活寒杆

6、 活塞杆的密封和防尘 7、 缓冲装置 8、 排气装置

9、 液压缸的安装联接部分（GB/T2878）

四、液压缸的设计计算

1、 液压缸的设计计算部骤 2、 液压缸性能参数计算 3、 液压缸几何尺寸计算 4、 液压缸结构参数计算 5、 液压缸的联接计算

一、液压缸的基本参数

1.1液压缸内径及活塞杆外径尺寸系列 1.1.1液压缸内径系列（GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400

编制：徐州光环液压科技有限公司

液压缸焊接工艺规范

技术部 2012年12月5日

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会签：

液压缸焊接工艺规范

1. 目的和适用范围

本规范规定了液压缸焊接件的技术要求及检验规则。

本规范适用于我公司所有液压缸焊接件的CO2/MAG气体保护焊及焊条手工电弧焊接。对有特殊要求的，可参照此规范或按相关技术协议执行。

2. 本规范引用如下标准

GB/T 985 气焊、手工电弧焊焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

GB/T 3323-2005 钢溶化焊对接接头射线照相和质量分级 GB/T 6417.1-2005 金属溶化焊焊缝缺陷分类及说明 GB/T 8110 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝

GB/T 12469-1990 焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GB/T 15830-1995 钢制管道对接环焊用技术条件

JB/T 6046 碳钢、低合金钢焊接构件缝超声波探伤方法和检验结果的分级 JB/T 5943-1991 工程机械 焊接件通焊后热处理方法 XYG8-10 抽样检查方法

3. 技术要求

3.1. 液压缸焊接件的制造应符